±800kV楚穗直流系统级稳定控制PL功能分析

【摘 要】 2013年楚穗直流孤岛运行方式已成为正常运行方式，系统级稳定控制PL（功率限制）功能在孤岛运行方式下，功率限制后的正确动作将对楚穗直流稳定运行起到重要作用，文章对PL功能进行介绍，及在楚穗直流孤岛运行方式下，PL功能实现情况分析.

【关键词】 直流 稳定控制 PL 孤岛

【Abstract】 Island operation mode has become a normal operation mode in Chu-Sui DC， the system level stability control PL （power Limit） function under the island operation mode， right after the power limitation action will play an important part of Chu-Sui DC stable operation， the article introduces the function of PL， and under the Chu-Sui DC island operation mode， PL function implementation situation analysis.

【Key words】 DC； stability control； PL； island

十二五期间，特高压直流输电系统在南方电网公司得到了大力的发展，特高压直流输电系统对于大容量远距离输送电量的优势也是越来越显著。孤岛运行方式增加了云南外送广东的输电能力，且孤岛方式已经成为楚穗直流运行的一种正常运行方式，楚穗直流系统在孤岛运行方式下，系统稳定性的控制功能将起重要作用，正确动作与否，保证电网是否稳定运行。

1 PL（功率控制）功能分析

功率限制是一个外部触发的系统级稳定控制功能，分为四段。此功能处于激活状态时，直流电流会从当前值增加或减少直至直流功率等于设定的POWER LIMIT值。当PL功能激活后双极将处于平衡运行状态。站间通讯故障对整流侧的功率限制功能没有影响。楚雄换流站PL功能共有4段值，在联网及孤岛运行方式下各段值和状态如图1所示[1]。

在楚雄站及穗东站都有4个功率限制段，每种功率功率限制段值的设定及其使能和禁用选择均在可以运行工作站上申请，他们通过在各自站所拥有的稳控系统发出的4种信号激活。

当功率限制功能激活时，功率限制将以200MW/s的固定速率调节，其调节方法为极电流限制（电流限制=功率限制/电压参考值），并且应用于每个极的极电流限制功能。每一段功率限制都有自己的优先权（功率限制4>功率限制3>功率限制2>功率限制1>）。当多个模块同时激活的情况下拥有最高控制权的是最高优先权的模块。在功率限制执行后双极会执行双极平衡运行，就算执行前双极功率为不平衡运行状态。

极控系统极电流限制功能完成的基本功能是按照UHVDC主设备（如换流变压器，换流阀）的过载能力、运行条件，并考虑到周围温度的影响对直流电流进行限制，并与另一站进行最大电流的协调。极电流限制功能（PLC）产生一个极最大电流（Imax）[2]。

计算得到的Imax送入功率容量计算器，用最小电流限制值乘以整流侧电压额定值，持续地计算出功率容量，从而限制直流功率。整流站和逆变站Imax通过快速的Telecom站间通信传输，当本站受到电流限制时，该电流限制送到对站，以替代检测返回信号Iref[3]。

在执行功率限制功能后，直流功率或者电流执行指令将设置为新的功率或电流值。直到接受到来自系统稳定控制的触发命令后，被设置后的功率或者电流执行指令才会被执行（功率以200MW/S速率由6250MW降至500MW =30S下降时间+20S的功率或者电流命令跟随），所以执行信号持续时间至少有50S。如果信号持续时间不够长，功率限制将被隔离，然后直流功率会以200MW/S速率再次上升。

图3所示为功率限制的控制逻辑与实现图。

在整流站如果出现直流控制错误，将不会对功率限制运行及其使能和禁用等状态有影响。在逆变站，当出现直流控制错误时，功率限制的使能和禁用状态将不会被改变，但其功能将被闭锁，执行值将被冻结[4]。

2 ±800kV楚穗孤岛运行方式下极功率限制试验过程分析

2013年07月14日16：12时，楚穗直流孤岛调试进行极功率限制试验，试验前直流功率为5000MW，试验由楚雄换流站B套稳控装置上投入压板TLP3（直流功率限制出、口1）和压板TLP6（直流功率限制出口2），模拟POWERLIMIT 1命令出口，动作将直流功率限制到3500MW。（注：由稳控装置发出模拟信号。）

试验前系统运行状态：

2.1 系统运行方式

直流系统状态：双极四阀组孤岛方式运行；

直流接线方式：双极大地回线方式；

双极输送功率：5000MW；

交流系统方式： 500kV第零、一、二、三、四、五、六、八串合环运行，第七串5071、5072断路器冷备用，5073断路器运行；

直流滤波器：极Ⅰ 011LB、极Ⅱ 021LB直流滤波器在接入状态；

交流滤波器：561、562、563、564、571、572、574、581、582、583、592、593、594、595交流滤波器在运行状态；

573、584、591交流滤波器在热备用自动状态；

站用电系统：110kV站用电带101M运行（一路站外电源），500kV #1站用电空载运行，500kV #2站用电带102M运行。

2.2 控制方式

系统控制级别：楚雄换流站为系统级主站；

极Ⅰ潮流控制方式：P-Mode Man；

极Ⅱ潮流控制模式：P-Mode Man；

无功控制方式：U-Mode；

换流变分接头：四阀组为定角度模式。

进入功率限制后，由于整个系统交流电压存在波动导致直流控制系统频繁的对交流小组滤波器进行投切。功率限制命令动作后交流母线电压抬升，安稳发出功率限制命令后，双极功率从5000MW迅速下降至3500MW。从录波看出：交流母线电压最大达到615.25kV。录波图见图4。

16：12：18-16：12：21时，直流站控切除交流小组滤波器过程：直流站控中电压限制功能逻辑是当电压大于588kV的持续时间1S，切出交流小组滤波器。从图4的录波数据图上看，自16：12：18时交流母线电压大于588kV，直流站控按照滤波器投退策略依次切除574（D型）、592（D型）、561（D型）、583（D型）后，交流母线电压降到581.7kV。由于孤岛方式下RPC控制模式为U模式，电压范围为510kV-530kV；如果交流电压超过530kV，延时5S切滤波器。按照此逻辑，于16：12：25：767时刻交流母线电压高于530kV，延时5S后，直流站控又进一步切除564（B型）交流小组滤波器。

16：12：21-16：12：31时，直流站控投入交流小组滤波器过程：16：12：23：469时交流电压低于510kV，刻流母线电压低于510kV，延时5S后，直流站控又进一步投入584（D型）、591（D型）、573（D型）交流小组滤波器。直流站控根据谐波性能投退交流小组滤波器策略，于16：18：50：709时直流站控又投入593（C型）。

16：19：26时，直流站控切除562交流小组滤波器过程：16：19：21：473时刻交流母线电压高于530kV，延时5S后，直流站控又进一步切除562（C型）交流小组滤波器。

16：34：46时，直流站控投入562交流小组滤波器过程：直流站控根据谐波性能投退交流小组滤波器策略，于16：34：46：254时直流站控投入562（C型）。试验前后站内避雷器动作情况是站内500kV #1、#2号站用变A、B、C三相均动作一次，试验过程各控制、保护动作情况均正确。

3 结语

详细分析功楚雄换流站率限制的功能及实现原理，结合功率限制功能在±800kV楚穗直流孤岛运行方式下极功率限制试验的过程分析，试验过程相关控制逻辑，控制动作后果，保护的动作定值以及保护的动作后果等内容，试验过程各控制、保护动作情况均正确，确定了楚穗直流孤岛运行方式下功率限制实现情况。

参考文献：

[1]高压直流输电控制保护系统研究-极控制部分[R].广州：南方电网公司-许继，2005.

[2] Yunnan-Guangdong Line ±800 kV DC Transmission Project：C/P Design Specification，Pole Control ED4.341.南方电网技术研究中心，2007.？

[3]戴国安，周君文，王亚非，等.特高压直流输电系统无功控制策略研究[J].南方电网技术， 2008，2（4）：37-67.

[4]赵婉君.直流输电工程技术[M].北京：中国电力工业出版社，2004.